Гибкие солнечные панели, их использование и особенности

Гибкие солнечные батареи — современные энергосберегающие конструкции для преобразования солнечной энергии в электрическую. За счет особенности формы, такие батареи можно размещать на разных поверхностях.

Гибкая солнечная панель устроена следующим образом: тонкая подложка покрыта кремниевым полупроводником. Толщина панели с напылением составляет не более 1 мкм. Полупроводник нагревается солнцем, в результате чего электроны перемещаются в заданном направлении. К элементам монтируют выводы и формируют батарею. Для работы такой мобильной электростанции используют солнечную энергию.

Крупногабаритные, с маленьким КПД, солнечные батареи ушли в прошлое. Современным моделям не требуется максимальное количество солнечного света, а сами конструкции стали легкими, гибкими, мобильными, их можно свернуть в трубку и взять с собой в поход.

Для повышения КПД современные технологии позволяют выпускать многослойные полупроводниковые конструкции. Каскадное строение панели дает возможность преобразовывать отраженный свет несколько раз, что доводит их работоспособность почти до кристаллических вариантов.

Несмотря на то что устройство выглядит довольно просто, для подачи тока в сеть необходимы дополнительные составляющие:

• Аккумулятор, накапливающей энергию. Он нужен при перепадах напряжения.
• Инвертор, переводящий постоянный ток в переменный.
• Система для корректировки заряда аккумулятора.

Гибкая солнечная панель, благодаря своей мобильности, имеет преимущества над другими видами батарей.

К ее достоинствам относится:

• Надежность изделия обеспечена мерами, предохраняющими от механического разрушения, воздействия влаги. Легкий вес и большая площадь позволяет панели оставаться невредимой при падении с многометровой высоты. Большинство конструкций оснащены чехлами.
• Ультратонкая панель имеет небольшую массу, 6-ваттная батарея весит менее 300 грамм, тогда как кристаллическая таких же параметров – на 100 г больше.
• Эффективность работы пленочных моделей составляет 15%, кристаллических – 20%. Но в пересчете КПД на массу тела, солнечная панель имеет преимущества.

К недостаткам можно отнести цену, которая превышает стоимость жесткой батареи. Пока еще не слишком большой спрос удерживает ценовую политику. Постепенно ситуация в этом отношении будет улучшаться.

Гибкие панели применяются в разных сферах. Прежде чем составлять проект энергообеспечения дома при помощи этих солнечных батарей, выясните, где они применяются и каковы особенности их использования в нашем климате.

Применение гибких солнечных батарей очень широкое. Они с успехом используются в электронике, электрификации зданий, автомобиле- и авиастроении, на космических объектах.

В строительстве такие панели используют для обеспечения жилых и промышленных зданий электричеством.

Портативные зарядные устройства на основе гибких солнечных элементов доступны каждому и продаются повсеместно.

Большие гибкие туристические панели для добычи электроэнергии в любом уголке Земного шара очень популярны среди путешественников.

Очень необычная, но практичная идея – использовать в качестве основы для гибких батарей дорожное полотно. Специальные элементы защищены от ударов и не боятся больших нагрузок.

Эта идея уже реализована. «Солнечная» дорога обеспечивает энергией окрестные деревни, при этом не занимая ни одного лишнего метра земли.

Те, кто планирует начинать использование гибких солнечных панелей в качестве источника электроэнергии для своего дома, должны знать особенности их эксплуатации.

Прежде всего пользователей волнует вопрос, а что делать зимой, когда световой день короткий и электричества не хватит на функционирование всех приборов?

Да, в условиях пасмурной погоды и короткого светового дня производительность панелей снижается. Хорошо, когда есть альтернатива в виде возможности переключения на централизованное электроснабжение. Если ее нет, нужно запасаться аккумуляторами и заряжать их в те дни, когда погода благоприятная.

Интересная особенность солнечных батарей заключается в том, что при нагревании фотоэлемента его эффективность существенно снижается.

Число ясных дней в году зависит от региона. Разумеется, на юге использовать гибкие батареи рациональнее, поскольку солнце там светит дольше и чаще.

Так как в течение дня Земля меняет свое положение относительно Солнца, панели лучше располагать универсально – то есть с южной стороны под углом около 35-40 градусов. Такое положение будет актуальным как в утренние и вечерние часы, так и в полдень.

Одним из важных критериев выбора являются климатические условия местности, в которой будут установлены гелиопанели. Учитывается количество солнечных дней в году и длина самого дня. Исходя из этих данных, определяется мощность электроэнергии, которую должна вырабатывать батарея в час или сутки.

Для северных районов подойдет текстурированное стекло, оно эффективно справляется с работой даже в пасмурные дни. Модули из микроморфного кремния не требуют точной ориентации на солнце, их суммарная годовая мощность превосходит другие тонкопленочные батареи.

На них часто останавливают свой выбор жители районов с малой освещенностью.

Выбирая модуль для дома, необходимо продумать, какие электроприборы будут востребованы, хватит ли для них мощности предполагаемой покупки.

Нужно заранее определиться с местом для солнечных панелей и предусмотреть резервную территорию, если понадобится нарастить мощность.

При покупке учитывается тип конструкции, материал, толщина фотоэлемента, производитель модуля – все это влияет на цену, качество и длительность работы. Не обязательно переплачивать за иностранные бренды, хорошо себя зарекомендовали модули российского производства, ориентированные на наши климатические условия.

Для расчета количества модулей, следует учитывать, что семья из 4 человек, в среднем, потребляет 200–300 кВт электроэнергии в месяц. Солнечные панели вырабатывают с одного квадратного метра примерно от 25 Вт до 100 Вт в сутки.

Для полного удовлетворения дома в потребностях электричества, понадобится 30–40 секций. Оснащение солнечными батареями обойдется семье около 10 тысяч долларов.

Устанавливать панели следует на южную сторону крыши, куда попадает максимальное количество солнечных лучей.

Чтобы определиться с выбором, следует понять, какой тип модуля больше подходит покупателю:

• Монокристаллические фотоэлементы стоят 1,5 доллара за Вт. Они имеют меньшие размеры и более эффективны, чем другие виды подобных батарей. Их общее покрытие занимает меньше места. Учитывая мощность и качество, лучше сделать выбор в их пользу. Единственным минусом является высокая стоимость.
• Поликристаллические батареи стоят 1,3 доллар за Вт. По мощности они уступают монокристаллическим, но и оцениваются дешевле. Бюджетные возможности привлекают покупателей, к тому же последние разработки подобных батарей сильно приблизили их КПД к монокристаллическим аналогам.

• Солнечные тонкопленочные панели имеют меньше мощности на один квадратный метр, чем предыдущие модели. Ситуацию выравнивает появление на рынке модулей из микроморфного кремния. Они вырабатывают хорошую суммарную мощность за годовой отрезок времени, отлично себя зарекомендовали в работе видимого и инфракрасного спектра. Для них не важна привязанность к солнечным лучам. Срок эксплуатации батарей составляет 25 лет. Модули имеют недорогую технологию производства, это сказалось на их стоимости – 1,2 доллара за Вт.
• Большой интерес представляет собой гибридная панель, так как она генерирует тепловую и электрическую энергию. Конструкция соединяет в себе коллектор тепла и элементы фотоэлектрической батареи.

По описанию солнечных батарей видно, что для территорий с малой освещенностью больше подойдут панели микроморфного кремния, южные районы могут воспользоваться поликристаллическими батареями. Для тех, кто не стеснен материально, отличным выбором станут более мощные монокристаллические фотоэлементы.

Сегодня еще остаются претензии к гибким солнечным панелям, но завтрашний день, несомненно, за ними. Их активное усовершенствование приводит к снижению стоимости, они уверенно вытесняют кристаллические аналоги из промышленной и бытовой сферы деятельности человека.

Если вы решили, что гибкие солнечные батареи на основе аморфного кремния – это то, что вам нужно для обеспечения электричеством частного дома, приступайте к планированию работ.

Подберите подходящее оборудование и прикиньте примерное количество панелей. Затем ознакомьтесь с правилами монтажа и последующего обслуживания солнечных элементов.

Но помните, что использование традиционных кремниевых поли- и монокристаллических аналогов пока гораздо продуктивнее.

Любые работы начинаются с проекта. Для проектирования нужно сделать необходимые расчёты, а именно:

• суточное потребление электроэнергии;
• суммарную необходимую мощность фотоэлементов;
• емкость аккумуляторов;
• количество панелей.

Самое простое – посчитать потребление электроэнергии. Для этого нужно учесть абсолютно все без исключения электроприборы, которые вы используете или теоретически можете использовать.

Простой пример:

• холодильник – 200 Вт;
• компьютер – 300 Вт;
• телевизор – 150 Вт;
• лампочки экономные – 5 штук по 20 Вт.

Мощность каждого прибора обязательно указывается в его документации или на корпусе. После сложения всех данных получаем 750 Вт. Исходя из этого значения подбирается инвертор – прибор, преобразующий постоянный ток в переменный с нужной частотой.

Обязательно сделайте небольшой запас и выберите инвертор на 0,5 кВт мощнее расчётного значения. То есть для суммарной мощности 0,75 кВт подойдет прибор не слабее 1,25 кВт.

Для правильного подключения солнечные батареи соединяют с аккумуляторами через контроллер. Не перепутайте контакты – плюс к плюсы, минус к минусу. От аккумулятора ток направляется к инвертору, а затем – к электроприборам

После необходимо подобрать аккумуляторные батареи. Емкость аккумулятора (например, 200 А∙ч) показывает, ток какой силы будет выдаваться при заданном напряжении в течение часа.

Посчитать нужную емкость можно, разделив суммарную мощность потребителей на выходное напряжение солнечной батареи. В нашем примере используем 12-ти вольтовые аккумуляторы. 750 /12 = 62,5 А∙ч.

Но подобная формула не совсем верна, поскольку большинство батарей нельзя разряжать до 0. Есть определенное ограничение, например 40%. Если уровень заряда опускается ниже, это существенно сказывается на сроке службы и качестве работы аккумулятора.

• Этот показатель тоже нужно добавить в формулу:
• 750 Вт/(12Вх0,4)=156,25 А∙ч.
• Чтобы добиться такой емкости, можно объединить в систему группу из 2 батарей по 100 А∙ч каждая.

Количество панелей рассчитывается исходя из мощности выбранной модели и региона, в котором они будут установлены. Значение региона сложно переоценить.

В идеале нужно найти значения дневного уровня солнечной радиации для вашей местности. Для достоверности берется минимальное значение за год, ориентировочно – в конце декабря.

Умножив этот показатель на количество календарных дней месяца, получаем количество киловатт, которое приходится на 1 м2 гибкой солнечной батареи за декабрь. Для примера, в Москве это 0,33х31=10,23 кВт/м2, а для Сочи – 1,25х31=38,75 кВт/м2. Этот показатель называется количеством пикочасов.

Следовательно, на 1 пикочас в Москве должно получаться 30/10,23 = 2,93 кВт. Если выбранные панели обладают мощностью 150 Вт, то посчитать их количество не трудно: 2,93/0,15= 20 штук.

1. После таких нехитрых расчетов вы сможете подобрать подходящий инвертор, контроллер, аккумулятор и сами гибкие фотоэлектрические панели в нужном количестве.
2. Установка гибких солнечных элементов может быть осуществлена вами самостоятельно.
3. Для этого стоит определиться, где именно вы расположите свои панели:

• на крыше здания;
• на фасаде дома;
• на отдельно стоящей конструкции;
• комбинированная схема.

Самый популярный вариант – на крыше. Если форма или конфигурация кровли не позволяет этого сделать, лучше построить дополнительный каркас, на котором разместить батареи. Это более затратно, но, если крыша затенена или труднодоступна, этот вариант становится рациональным.

Расположение на фасаде используют тогда, когда места на крыше не хватает. Панели могут стать частью дизайнерской задумки и играть роль украшения дома

Гибкие солнечные фотоэлектрические элементы с нижней стороны имеют липкий смолянистый слой.

Достаточно снять защитную пленку и приклеить панель в выбранном месте. Разумеется, перед монтажом поверхность нужно очистить и вымыть.

Никакого специализированного инструмента для монтажа не нужно. Главное, позаботиться о своей безопасности во время работы на крыше. Так же очень важно соблюдать схему подключения оборудования и не нарушать последовательность

С одной стороны модуль солнечной батареи имеет 2 выведенных кабеля. Каждая панель располагается так, чтобы эти провода можно было в последствии объединить одной шиной для последовательного подключения.

После установки гибких солнечных элементов за ними нужно будет постоянно ухаживать и следить, иначе их эффективность может резко снизиться. Главное – содержать панели в чистоте.

Солнечные батареи нужно протирать по мере загрязнения. Именно поэтому размещать их в труднодоступных местах на сложной кровле не рекомендуют.

Если ваша система не может обслуживаться вами самостоятельно, всегда можно найти исполнителя с соответствующей техникой и оборудованием. Разумеется, это будет стоит дороже.

Мыть солнечные батареи на основе аморфного кремния, как и жесткие аналоги, можно обычной влажной губкой или тряпкой из микрофибры. Панель не боится воды (все-таки это оборудование устанавливается на улице), если мыть их регулярно, они прослужат дольше

Еще одна проблема, актуальная для наших регионов – снег. В зимнее время батареи засыпаются снегом и перестают функционировать. Осадки нужно постоянно счищать, но не слишком грубо, иначе можно повредить само оборудование.

Источник: https://remont-system.ru/alternativnaya-energiya/primenenie-gibkih-solnechnyh-batarey

Гибкие солнечные панели: конструктивные особенности, преимущества и недостатки

29 апреля 2019

Популярность альтернативных источников электроэнергии постоянно растет, и одновременно с ней появляется новое оборудование. Если еще несколько лет назад производители предлагали потребителям исключительно жесткие солнечные модули, то сегодня на рынке представлены гибкие солнечные панели. По техническим характеристикам они ни в чем не уступают жестким батареям.

Устройство гибких панелей

Гибкие солнечные батареи изготавливаются следующим образом: на основание напыляется несколько слоев кремния, затем к нему крепятся электроды. Завершающий этап – ламинирование конструкции. В качестве основания чаще всего используется стеклолист или стальная лента. Готовые панели можно сгибать и скручивать в рулоны, на их технических характеристиках это никак не отобразится.

Для производства батарей также применяется полимерное напыление с алюминиевыми проводниками. Благодаря этому они получаются легкими и тонкими.

Панели имеют простую конструкцию. Но для подачи электрического тока в сеть понадобятся дополнительные элементы:

• аккумуляторы для накопления энергии;
• инвертор, который будет преобразовывать постоянный ток в переменный;
• система корректировки заряда аккумулятора.

Особенности эксплуатации гибких модулей

Зная особенности использования гибких солнечных панелей, вы сможете определить эффективные варианты их установки:

• гелиопанели этого типа рационально использовать в регионах с жарким климатом, где много солнечного света;
• максимальной продуктивности устройств удается достичь, если монтировать их на крупных гелиокомплексах;
• в условиях пасмурной погоды производительность устройств снижается, поэтому владелец дома должен заблаговременно позаботиться о возможности подключения к централизованному источнику электроэнергии;
• при нагревании фотоэлемента падает производительность гелиопанелей;
• во время монтажа батареи рекомендуется располагать с южной стороны дома под углом 35-40°.

Благодаря небольшому весу гибкие солнечные модули рационально применять в таких случаях:

• для установки на электромобилях и электросамолетах;
• во время пеших походов (панели можно нашить на куртки и рюкзаки, тогда подзарядка аккумуляторов будет происходить во время движения);
• на крышах палаток, охотничьих домиков;
• на крышах яхт.

Гибкие модули применяют как достойную альтернативу кровельному материалу. Для этого их надо закрепить на крыше из шифера, черепицы или металлопрофиля.

Такая конструкция не только придает дому оригинальный вид, но и служит для выработки энергии. Свернутые в трубку гибкие панели можно брать с собой в поход в качестве основного источника получения электричества.

Небольшой вес позволяет переносить их на большие расстояния.

Преимущества и недостатки

Если вы решили использовать солнечное излучение в качестве источника электроэнергии, обязательно изучите преимущества и недостатки гибких солнечных батарей.

Преимущества

• устойчивость к воздействию влаги и механическим повреждениям;
• высокий уровень оптического поглощения фотонов;
• легкость;
• мобильность;
• более высокий КПД по сравнению с жесткими батареями;
• тонкая податливая структура;
• возможность установки на неровную поверхность и покрытия сложной формы;
• способность работать даже в облачную погоду;
• небольшие расходы на установку;
• различные варианты применения.

Недостатки

• более высокая цена по сравнению с солнечными батареями других типов;
• небольшой срок службы – около 3 лет, после этого потребуется замена модулей;
• помимо батарей потребуется установка другого дорогостоящего оборудования;
• длительный период окупаемости конструкции.

Что надо учитывать при выборе модулей

При выборе и покупке гибких солнечных панелей следует обращать внимание на такие параметры:

• Мощность. Зависит от количества электроэнергии, которую будут потреблять подключенные к сети приборы. К примеру, для полноценной работы ноутбука мощность панелей должна составлять не менее 15 Вт.
• Вес. Если солнечный модуль покупается для туристических походов, его вес должен быть минимальным. Для установки на крыши домов можно покупать более тяжелые панели.
• Напряжение. Этот показатель также зависит от того, какие электрически приборы будут подключаться к батареям. К примеру, для ноутбука будет достаточно 12 В. Панели должны иметь встроенный или дополнительный стабилизатор напряжения, так как на выходное напряжение оказывает сильное влияние яркость солнечного света.
• Материал. Для местности, расположенной в северных регионах РФ, рекомендуется покупать гелиопанели из текстурированного стекла. Жителям районов с коротким световым днем следует остановить свой выбор на модулях из микроморфного кремния.

Большинство покупателей отдает предпочтение солнечным батареям иностранного производства. Однако модули российского производства также хорошо проявили себя в использовании, и они ориентированы на наши климатические условия.

Известные производители гибких солнечных панелей:

• Sun Power,
• Sharp Solar,
• First Solar,
• Trina Solar,
• Suntech,
• eArche,
• Solar Frontier.

Российские производители:

• «Квант»;
• «Телеком ˗ СТВ»;
• «Сатурн»;
• Рязанский завод металлокерамических изделий;
• «Авелар Солар Технолоджи».

А здесь вы узнаете как выбрать инвертор для солнечной батареи.

Гибкие солнечные элементы имеют некоторые конструктивные недоработки. Но очевидно, что их ожидают большие перспективы.

Источник: https://altenergiya.ru/sun/gibkie-solnechnye-paneli-konstruktivnye-osobennosti-preimushhestva-i-nedostatki.html

Гибкие солнечные панели, их использование и особенности

В наше время особое значение приобретают возобновляемые источники энергии. Один из них – солнечные батареи. Раньше они стоили очень дорого и были только жёсткими. Это ограничивало применение таких источников электроэнергии. Сейчас солнечные элементы подешевели и кроме жёстких появились гибкие солнечные панели.

Устройство жёстких и гибких панелей

Любая солнечная батарея представляет собой слой полупроводника (используется кремний с добавками других элементов), нанесённый на основание. К нему прикрепляются электроды, и вся конструкция покрывается защитным слоем.

Жёсткие панели

Установка жесткой солнечной панели на крышу дома

Жёсткие батареи изготавливаются из кристалла кремния. Его режут на пластинки необходимого размера толщиной 0,3 мм, их наклеиваются на основание, которое определяет прочность конструкции. Чаще всего используется стеклотекстолит. Обычное стекло применяется намного реже, используют его в стационарных конструкциях ввиду их большого веса и низкой прочности. С лицевой стороны панель покрывается герметизирующим слоем.

Такая батарея довольно хрупкая в разложенном состоянии, но в сложенном виде похожа на прочный текстолитовый брусок.

Гибкие панели

Демонстрация свойств гибкой солнечной панели

Гибкие элементы устроены немного иначе. Большое количество слоёв кремния напыляется на гибкое основание. Обычно им служит стальная лента. После этого прикрепляются электроды и вся конструкция ламинируется. Получившуюся плёнку можно скручивать в рулон или изгибать. Поэтому такие батареи получили своё название – гибкие. В сложенном виде этот рулон нуждается в защите, например, в футляре, но в разложенном состоянии довольно прочный благодаря повышенной гибкости.

В переносных моделях гибкие элементы нашиваются на ткань и складываются «гармошкой».

Сферы применения гибких солнечных батарей

Гибкие солнечные панели легче и прочнее кристаллических, но имеют меньшую мощность на единицу площади. Именно эти качества определяют сферы преимущественного использования кристаллических солнечных панелей.

Один из вариантов использования гибкой солнечной панели

Устройства эффективны для применения в электромобилях и электросамолётах, где важен каждый грамм веса.

Это же качество имеет решающее значение для альпинистов и в длительных пеших походах. Кроме того, гибкость этих элементов позволяет нашивать их на рюкзаки и куртки. Это можно сделать своими руками. В чехлах панелей всегда есть отверстия для крепления. В этом случае подзарядка аккумуляторов может происходить прямо во время движения.

А если такая батарея закреплена на крыше палатки, то это избавит от необходимости специально для неё искать место установки.

Гибкие панели устанавливаются также на крышах яхт. Гибкий слой основы позволяет повторить форму крыши, и предотвратить срыв батареи ветром и дождём.

На крышах зданий гибкие панели устанавливаются на шифер или черепицу. Основа таких устройств позволяет повторять рельеф кровельных материалов.

Если подложка прозрачная, то её можно прикрепить к стеклу. Такая панель имеет вид тонированного стекла и позволяет использовать для выработки электроэнергию окна.

Преимущества и недостатки

Как любая вещь, гибкие солнечные панели имеют достоинства и изъяны. Лучше всего они видны в сравнении с жёсткими (кристаллическими) солнечными батареями:

• Стойкость к механическим повреждениям. Гибкие панели можно гнуть и скручивать в рулон. В сложенном виде нужно переносить в футляре или «гармошкой». У жёстких батарей прочность зависит от основы. Чаще всего используется стеклотекстолит толщиной 1-1,5 мм. В разложенном виде панель лучше не переносить, а в сложенном – она похожа на прочный брусок.
• Мощность. Гибкие батареи имеют меньший КПД (коэффициент полезного действия) и удельную мощность на единицу площади. Их применение предпочтительнее в ситуации, в которой вес имеет решающее значение. Аморфный слой полупроводника лучше улавливает рассеянный солнечный свет.
• Цена. Гибкие панели дороже жёстких, но их стоимость постепенно снижается. Аналогичная ситуация была со светодиодными лампами – со временем их производство росло, а цены снижались.
• Использование. Гибкие элементы можно нашивать на одежду, рюкзаки и заряжать аккумуляторы в дороге. Они легче жёстких, поэтому предпочтительнее для установки на электромобили и электросамолёты, дроны, а также в пеших походах. Повторяют кривизну основания и крепятся на шифер или черепицу. Яхта с такими панелями будет обеспечена электроэнергией даже при выключенном двигателе. Жёсткие батареи используются в стационарных и маломобильных конструкциях (охотничьих домиках и многодневных выездах на рыбалку). Крепить эти устройства можно через специальные отверстия, с помощью двухстороннего скотча или силиконового герметика.

Важно! Герметик нужен не уксусный, а нейтральный – уксус, как любая кислота, окисляет проводники и соединения.

Как правильно выбрать солнечную батарею

Есть много критериев, по которым выбираются панели:

1. Мощность. Зависит от количества аппаратов, прогноза погоды (в пасмурную погоду мощность панелей падает и необходим запас). Для телефонов достаточно 6-9 Вт, для фотоаппарата или планшета – 10-20 Вт, а для ноутбука не менее 15.
2. Вес. Лучше всего выбирать на сайте производителя или магазина. Если батарея будет переноситься в пешем походе, то нужна самая лёгкая, а при перевозке на автомобиле важнее выбрать батарею с максимальным КПД (коэффициентом полезного действия).
3. Напряжение. Для зарядки телефона, планшета или фотоаппарата достаточно 5 В. Для ноутбука необходимо 12 В и преобразователь 12-220. Солнечные батареи нужны со встроенным или дополнительным стабилизатором, так как выходное напряжение сильно зависит от яркости света.
4. Цена. Гибкие панели дороже, однако, эта разница постепенно уменьшается.
5. Надёжность. Гибкие элементы более надёжные, поэтому предпочтительнее в особо важных ситуациях.

При равных условиях стоит выбрать модель, получившую на специализированных форумах лучшие отзывы.

Ремонт гибкой панели

Несмотря на то что производитель таких панелей из-за конкуренции повышает надёжность своей продукции, возможен выход панели из строя.

Ремонт гибкой солнечной батареи заключается в замене неисправного участка. При отсутствии внешних повреждений найти его можно, подключив к выходу прибор (вольтметр) и последовательно затеняя участки батареи.

Гибкие солнечные панели – это перспективные устройства для мобильного (малой мощности) или стационарного электроснабжения.

Видеоматериалы по теме

Следующая

Источник: https://LampaExpert.ru/alternativnye-istochniki/osobennosti-gibkih-solnechnyh-panelej

Чем так хороши гибкие солнечные панели?

Возможность использования неиссякаемых источников энергии представляет собой стремительно развивающееся, перспективное направление, поэтому гибкие солнечные панели весьма востребованы как для обслуживания домов, так и в качестве транспортируемых и мобильных устройств. Помимо того, что они представляют собой экологически чистый вариант получения электричества, важно, что они не такие хрупкие, как обычное гелио-оборудование.

Устройство и принцип работы

Гибкие солнечные батареи функционируют благодаря такому явлению, как фотовольтаика. Здесь нужно понимать, что свет действует не только как волна, он также представляет собой поток частиц, именуемых фотонами. Непосредственно процесс получения электричества в результате трансформации энергии фотонов называется фотовольтаикой.

Примитивные прототипы солнечных модулей в современном понимании были разработаны еще в середине прошлого века, с тех пор они претерпели существенные внешние и функциональные изменения. Но в любом случае фотоэлектрический эффект является заслугой полупроводников.

Ими называют особый сегмент материалов, отличающихся строением атома. Вариации n-типа обладают лишними электронами, в то время как полупроводники р-типа характеризуются нехваткой электронов в атомах.

Солнечные модули образуются из отдельных фотоэлементов, изначально конструкции имели жесткую форму с укрепленной металлической рамой. Со временем изделия стали облегчать, что и привело к разработке гибких солнечных батарей – они мягче и надежнее прототипов.

Панели функционируют по следующему принципу:

1. N-слой принимает солнечные лучи, контактирующие с поверхностью фотоэлемента.
2. В результате взаимодействия фотонов с атомами полупроводника у последних «выбиваются» избыточные электроны.
3. Частицы, получившие свободу, перемещаются к р-слою, присоединяются к атомам с недостатком электронов.
4. В итоге взаимодействия нижний слой становится анодом, а верхний катодом.
5. Продуцируется постоянный ток, он приспособлен для зарядки аккумулятора.

Как выглядят гибкие солнечные панели

Полупроводники – это дорогие материалы, чаще всего для гибких солнечных модулей применяют селен, кремний. Постоянный ток преобразуется в переменный, который могут потреблять привычные электроприборы. Чтобы изделия получались легкими и тонкими, пленочные вариации оснащают полимерным напылением в тандеме с алюминиевыми проводниками.

Области применения

Технологии, основанные на гибких солнечных элементах, широко востребованы на космических объектах, при обустройстве зданий, в обслуживании портативной электроники, в авиа- и автомобилестроении.

Панели могут быть задействованы для доставки электричества в промышленные и жилые объекты.

Гелиосистема может служить основным источником энергии, также ее внедряют в качестве дублирующей, вспомогательной схемы.

Производители предлагают портативные зарядные устройства – компактные гибкие солнечные батареи, которые удобно носить с собой. Представляет интерес одно из их практичных воплощений – модуль с базой в виде дорожного полотна, защищенного от ударов. В персональных проектах изделия монтируют на корпусах яхт и катеров, крышах автомобилей.

Плюсы и минусы

Мягкое исполнение выигрывает у аналогов по следующим пунктам:

• небольшой собственный вес;
• эластичность;
• универсальность;
• экологичность;
• компактные размеры;
• высокая производительность;
• экономичность;
• комфортность эксплуатации.

Важность физических параметров и габаритов обуславливается тем, что при доставке электроэнергии в полноценный жилой или производственный объект используется много панелей.

Если каждая из них будет толстой, тяжелой, крупной, возникнут сложности при установке, придется дополнительно усилить каркас сооружения. В итоге это повлечет дополнительные расходы.

Компактные, легкие гибкие солнечные батареи не представляют собой опасность для кровельного настила, они не оказывают влияния на распределение несущей нагрузки.

Кремниевые вариации характеризуются высокой производительностью, они перерабатывают в электричество, в среднем, 20% солнечного излучения. Аморфные экземпляры не так остро реагируют на пасмурную погоду, по сравнению с жесткими конструкциями: последние в не солнечные дни выдают только 10% потенциальной мощности, эластичные модули работают на 50% от номинальной производительности.

Гнущиеся изделия позволяют полноценно использовать площадь кровли, имеющей неровный рельеф, например, черепичной. Универсальную продукцию с одинаковым удобством можно монтировать на фасад или крышу объекта. При этом она сохраняет достоинства жестких каркасных панелей – возможность использования неограниченного ресурса солнечного света, экологическую чистоту решения.

Нельзя забывать о недостатках технологии, в частности, о необходимости ее дальнейшего совершенствования. Моно- и поликристаллические жесткие решения все еще опережают ее по производительности.

Считаются уязвимостью следующие факторы:

• долгий срок окупаемости;
• при монтаже приходится докупать дорогостоящее вспомогательное оборудование;
• высокая стоимость продукции;
• беззащитность перед атмосферными проявлениями.

Существенным минусом является небольшой эксплуатационный ресурс мягкого решения: быстро изнашиваются тонкое напыление и фольга, гарантийный срок, в среднем, составляет 3 года.

Критерии выбора

Определяющим фактором служат климатические условия: длина солнечных дней, их количество. Жителям регионов с малой освещенностью подойдут панели из микроморфного кремния – они не нуждаются в точном ориентировании, по суммарной годовой мощности опережают прочие тонкопленочные вариации. В северных районах востребовано текстурированное стекло.

Критерием выбора гибких солнечных панелей является длина солнечных дней

Важно, чтобы мощность модуля соответствовала потребностям используемых электроприборов. Необходимо найти не только оптимальный участок для размещения изделий, но и резервную площадку, позволяющую впоследствии нарастить мощность.

Качество и длительность эксплуатации, а также стоимость продукции зависят от базового материала, номинальной производительности, типа конструкции и параметров фотоэлемента. На профильном рынке востребованы как иностранные, так и заслужившие доверие отечественные бренды – последние оптимально приспособлены к климатическим условиям региона.

Заслуживают внимания гибридные панели, генерирующие электрическую и тепловую энергию.

Инструкция по монтажу гибких солнечных батарей

Первым шагом становится масштабное планирование, включающее в себя проектирование системы на основе расчета необходимой мощности.

Расчет количества панелей

В основу проектирования закладывают следующие данные:

• суточную интенсивность использования энергии;
• емкость задействованных аккумуляторов;
• общую номинальную производительность фотоэлементов;
• количество модулей.

Легче всего определиться с потреблением электроэнергии: достаточно посчитать запросы всех эксплуатируемых электроприборов, необходимые данные указываются на их маркировке. В соответствии с полученным значением приобретают инвертор – устройство, добывающее из постоянного тока переменный с заданным параметром частоты. Прибор подбирают с запасом минимум 0,5 кВт.

Следующий шаг – расчет аккумуляторных батарей исходя из того, какая получилась суммарная мощность потребителей с учетом 40% минимального их заряда. Количество солнечных панелей определяют, ориентируясь на регион и приоритетные модели оборудования.

Особенности размещения

При проектировании следует помнить, что гелиосистемы при нагревании рабочих компонентов функционируют менее эффективно. В частности, летом, когда панели раскаляются, они продуцируют меньше энергии, чем зимой – в холодные месяцы в солнечные дни фотоэлементы улавливают больше света для дальнейшей его переработки.

Размещение гибких солнечных панелей

С учетом того, что положение солнца в течение дня меняется, модули монтируют универсально – с южной стороны, наклонив не более чем на 40 градусов.

Последовательность монтажа

Гибкие солнечные панели в рулоне доступны для самостоятельного монтажа. В зависимости от климатических особенностей региона их размещают поверх кровельного пирога, на отдельно стоящих вспомогательных сооружениях, на фасаде объекта, притом решения можно комбинировать.

Чаще всего монтаж гелиосистемы производится на крыше. В тех случаях, когда конфигурация и габариты кровли не способствуют надежному размещению модулей, возводят вспомогательный каркас и на него крепят панели.

Подобные проекты увеличиваются по стоимости, но они оптимальны, если крыша труднодоступна, имеет сложный рельеф. Фасад в качестве локации для модулей рационален в тех случаях, когда крыша имеет недостаточную площадь.

Фотоэлектрические элементы покрываются с изнаночной стороны слоем липкой субстанции смолянистого происхождения. Для монтажа необходимо удалить с панели защитную пленку, чтобы можно было ее приклеить на выбранном участке.

Площадку предварительно качественно зачищают и промывают. В процессе установки изделий не нужны специализированные элементы, обязательным требованием является лишь соблюдение мер безопасности.

Следует придерживаться предлагаемой производителем схемы подключения компонентов, чтобы была соблюдена их последовательность.

Гелиомодуль оснащается с одного края парой выведенных проводов, поэтому каждое изделие нужно размещать таким образом, чтобы данные кабели в дальнейшем было проще соединить одной шиной, тем самым обеспечив последовательное подключение.

Особенности эксплуатации

В руководстве от производителя, инструкции по эксплуатации гибкой солнечной батареи прописываются не только технические аспекты монтажа комплекса оборудования, также указываются правила дальнейшего обслуживания гелиосистемы. Вне зависимости от типа мягких панелей можно привести общие рекомендации:

• важно поддерживать чистоту поверхности модулей. Грязь, следы жизнедеятельности птиц, листья, снег, пыль негативно скажутся на производительности схемы в целом. Любой налет и инородные тела становятся препятствием для работы фотоэлементов, они улавливают меньше солнечных лучей, что приводит к снижению эффективности решения;
• солнечная станция должна быть изолирована от высоких насаждений, деревьев, неустойчивых сооружений. Отделившиеся при сильном ветре ветки или фрагменты, отлетев, способны повредить модули, снизится работоспособность последних, их эксплуатационный ресурс;
• в периоды сильных снегопадов необходимо использовать защитные стенды, важно вовремя предотвращать образование наледи.

Чтобы производительность и эффективность функционирования панелей держалась на заявленном разработчиком уровне, необходимо создать условия с оптимальным углом наклона. Во время очищения поверхности от грязи и снега следует действовать аккуратно, чтобы исключить риск повреждения тонкого верхнего слоя рабочих элементов.

Источник: https://pechiexpert.ru/gibkie-solnechnye-paneli-01/

Гибкие солнечные батареи: виды и свойства

Тем, кто хочет обзавестись собственной солнечной электростанцией, сначала необходимо определиться с мощностью панелей, их количеством и видом.

На рынке продукции фотоэлементов представлено несколько вариантов солнечных батарей. Они отличаются между собой стоимостью, способом производства и техническими характеристиками.

Что представляют из себя гибкие панели? Чем они отличаются от кремниевых и какие могут дать преимущества?

Строение и принципы работы гибких панелей

Принцип работы гибких солнечных панелей заложен в таком понятии, как фотовольтаика. Суть ее заключается в том, что солнечный свет распознается как волна и как поток фотонов и в дальнейшем преобразовании его в энергию. От этого и пошло такое название.

Ток вырабатывается при помощи 2-х типов материалов, которые заложены в фотоэлемент модуля в виде слоев. Один полупроводник направлен на создание свободных электронов n-типа, а второй p-типа.

Сегодня инженеры пытаются не только найти идеальную формулу производства солнечных батарей – с низкой себестоимостью и высоким уровнем эффективности, но и сделать солнечные панели максимально удобными для эксплуатации. Одним из таких решений стало облегчение конструкции, поэтому на смену пришли гибкие модули.

Принцип работы шибких солнечных панелей

Гибкие панели с каждым днем набирают популярность. Они отличаются не только ценой, но и принципом работы:

• Сначала солнечный свет попадает на поверхность фотопленки со стороны того материала, где находятся электроны n-типа.
• Фотоны соединяются с атомами полупроводника и выводят лишние электроны.
• Оставшиеся свободные частицы направляются к слою р-типа и соединяются с теми атомами, где недостает р-частиц.
• Как результат, возникает напряжение, где верхний слой – это катод, а нижний – это анод.

Заряженные частицы попадают в аккумулятор, где они сохраняются и накапливаются, а после переходят в инвертор, который при определенном объеме накопленных электронов выдает ток с напряжением 220В.

Полупроводником могут выступать кремний, селен, галлий и прочие. Главным отличием гибкого модуля является его сверхтонкое напыление с алюминиевыми проводниками, что делает панели легкими и удобными в эксплуатации, а также размещении. Сейчас от тяжелых и громоздких батарей потребители все чаще стали отказываться в пользу гибких панелей.

Преимущества и недостатки гибких батарей

Что нового мы можем получить от гибких панелей? Какими преимуществами они наделены перед другими солнечными батареями?

• Вес и размер. Такой вид батарей отличается легкостью и компактностью. Это особенно важно для тех, кто не располагает лишней площадью. К примеру, для размещения тяжелых стандартных панелей на крыше иногда приходится усиливать конструкцию здания, а с гибкими модулями в этом нет необходимости.
• Экологичность. Для некоторых покупателей этот показатель является одним из главных, особенно если солнечные батареи используются на даче, в загородном доме, где важно сохранить чистоту окружающей среды. Работа гибких модулей не отражается на состоянии воздуха.
• Производительность. Эффективность батарей несмотря на их нестандартное воплощение достаточно высокая. Конечно, они не смогут перебить по выработке монокристаллические, но гибкие кремниевые панели также не в отстающих. Показатель КПД при соблюдении всех правил эксплуатации может доходить до 18%.
• Универсальность. Полупроводниковые гибкие батареи более устойчивы к температурным изменениям, и погодные условия меньше отражаются на их продуктивности.
• Простота. Вы сможете самостоятельно подключить и использовать гибкие панели для личных или промышленных нужд. Они отличаются простотой эксплуатации.

Большинство потребителей делают выбор в пользу гибких солнечных панелей ввиду их экономичности и экологичности. Используя такой вид альтернативной энергии, вы не наносите ущерба атмосфере.

Но, как и у любого устройства, здесь не может не быть недостатков. Гибкие панели не пользуются такой популярностью, как кремниевые пластины, и это может быть связано со следующими причинами:

• Показатель КПД здесь существенно ниже, и чтобы обеспечить весь дом электроэнергией, придется закупить больше конструкцией с высокой мощностью.
• Минимальный слой напыления и тонкая фольга не смогут прослужить 20, 30, а то и 40 лет, как это удается кремниевым кристаллическим батареям.
• Гарантийный срок эксплуатации от производителя составляет всего 3 года.
• Уже после 5 лет некоторые фотоэлементы могут приходить в непригодность.

Гибкие панели – это новый вид технологий в мире солнечных электростанций. Они еще не достигли пика своих возможностей, и инженеры каждый день работают над их усовершенствованием. Как и любые другие панели, они отличаются высокой стоимостью и длительным сроком окупаемости. Поэтому в большинстве случаев их используют в качестве дополнительного источника питания.

Область применения

Область применения гибких солнечных панелей достаточно широка.

Они использовались еще несколько десятков лет назад в космических целях, а сегодня наиболее часто применяются для домашнего и промышленного получения электроэнергии, а также в электронике и автомобилестроении.

Гибкие панели также можно встретить у туристов, которые путешествуют и снабжают себя электричеством в любом уголке земного шара. В этих целях гибкие панели представлены в виде портативных устройств.

Недавно конструкторами была разработана и воплощена идея, где дорожное полотно стало основой для работы гибких панелей. То есть теперь можно обеспечить электроэнергией окрестности, где всегда происходят перебои с электропитанием. При реализации такого решения использовались специальные элементы, которые позволили защитить панели от сильных ударов и нагрузок.

Особенности установки

Ввиду несложности конструкции гибких панелей их можно установить самостоятельно. Монтаж можно производить на крыше дома, на крыше любого другого здания, на южную сторону фасада дома, на специально установленные конструкции на земле, другой вариант или комбинированная схема.

Из всех вариантов наиболее подходящее место для солнечной системы – это крыша. Так как там можно избежать затемнений и солнечные лучи попадают на всю поверхность пластин под оптимальным углом.

Если доступ на крышу невозможен, не подходит ее конфигурация или создает какие-то трудности, тогда выбирайте наземное размещение при помощи специальных конструкций.

Подключение гибких солнечных панелей

Суть монтажа зависит напрямую от типа панелей. Гибкие модули для установки оснащены специальным смолянистым липким слоем с нижней стороны. Вам потребуется только снять защитную пленку и стандартным образом на выбранное место аккуратно приклеить модули.

Однако перед тем, как произвести их монтаж липкой стороной фотоэлемента, сначала нужно очистить поверхность, на которой будут держаться панели.

Размещайте гибкие батареи таким образом, чтобы два выведенных кабеля было удобно подсоединить к другим модулям и вывести к общему аккумулятору.

Особенности обслуживания

Важным условием высокой производительности солнечной системы является ее регулярное и правильное обслуживание. Что нужно делать после установки батарей?

1. Постоянно следить за чистотой поверхности панелей. На них не должно быть пыли, грязи, снега, птичьего помета. Загрязненная поверхность фотоэлементов меньше принимает на себя солнечного света и соответственно снижается эффективность.
2. Оградите солнечную станцию от деревьев. Если поблизости имеются высокие насаждения, то при сильном ветре ветки могут отлететь и повредить поверхность панелей, что скажется на ее сроке службы и общей выработке.
3. Установите защитные стенды на время сильных снегопадов, а также следите за наличием наледи.
4. Чтобы сохранить эффективность работы панелей на заявленном производителем уровне, следите за углом наклона в зависимости от времени года.

Когда будете очищать гибкие солнечные панели от снега и грязи, делайте это аккуратно, чтобы не повредить тонкий слой модулей.

Каждый день следить за чистотой солнечной станции не нужно. Достаточно проверять ее надлежащее состояние один раз в несколько недель и в зависимости от погодных условий. Если солнечные панели размещены на крыше, то для очистительных работ используйте специальное оснащение или воспользуйтесь помощью профессионалов.

Источник: https://www.termico-solar.com/gibkie-solnechnye-paneli/